文档介绍：化工原理实验报告
实验名称: 流体流动阻力测定
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同组人:
实验日期:
流体阻力实验
一、摘要
通过测定不同阀门开度下的流体流量,以及测定已知长度和管径d的光滑直管和粗糙直管间的压差,根据公式,其中为实验温度下流体的密度;流体流速,以及雷诺数(为实验温度下流体粘度),得出湍流区光滑直管和粗糙直管在不同Re下的λ值,通过作双对数坐标图,可以得出两者的关系曲线,以及和光滑管遵循的Blasius关系式比较关系,并验证了湍流区内摩擦阻力系数λ为雷诺数Re和相对粗糙度ε/d的函数。由公式可求出突然扩大管的局部阻力系数,以及由求出层流时的摩擦阻力系数,再和雷诺数Re作图得出层流管关系曲线。
关键词:摩擦阻力系数局部阻力系数雷诺数Re 相对粗糙度ε/d
二、实验目的
1、掌握测定流体流动阻力实验的一般试验方法;
2、测定直管的摩擦阻力系数λ及突然扩大管的局部阻力系数ζ;
3、测定层流管的摩擦阻力系数λ;
4、验证湍流区内摩擦阻力系数λ为雷诺数Re和相对粗糙度ε/d的函数;
5、将所得光滑管的λ-Re方程与Blasius方程相比较。
三、实验原理
1、直管阻力损失函数:f(hf,ρ,μ, l,d,ε, u)=0
应用量纲分析法寻找hf(ΔP /ρ)与各影响因素间的关系
1)影响因素
物性:ρ,μ设备:l,d,ε操作:u(p,Z)
2)量纲分析
ρ[ML-3],μ[ML-1 T-1], l[L] ,d[L],ε[L],u[LT-1], hf [L2 T-2]
3)选基本变量(独立,含M,L,T)
d,u,ρ(l,u,ρ等组合也可以)
4)无量纲化非基本变量
μ:π1=μρaubdc [M0L0T0] =[ML-1 T-1][ML-3]a[LT-1]b[L]c ⇒ a=-1,b=-1,c=-1
变换形式后得:π1=ρud /μ
l: π2=l/d ε: π3=ε/d hf: π4=hf /u2
5)原函数无量纲化
6)实验
摩擦系数:
层流圆直管(Re<2000):λ=φ(Re)即λ=64/Re
湍流水力学光滑管(Re>4000):λ=
湍流普通直管(4000<Re<临界点):λ=φ(Re,ε/d)即
湍流普通直管(Re>临界点):λ=φ(ε/d)即
2、局部阻力损失函数
局部阻力系数:
考虑流体阻力等因素,通常管道设计液速值取1~3m/s,气速值取10~30m/s。
大多数阀门:顺时针旋转是关闭,逆时针旋转是打开。
四、实验流程
层流管:;突然扩大管:;粗糙管:;光滑管:。
操作装置图如下:
五、实验操作
1、关闭流量调节阀门,启动水泵;
2、调整阀门V1~V5开关,确定测量管路;
3、打开对应引压管切换阀门和压差传感器阀门,进行主管路、测压管路排气;
4、排气结束,关闭传感器阀门,检查其数值回零,否则继续排气;
5、确定量程,布点,改变水流量测多组数据;
6、所有参数在仪表柜集中显示,水流量/m3•h-1,压降/kPa,温度/℃;
7、层流实验水流量由量筒和秒表测出;
8、测完所有数据,停泵,开传感器排气阀,关闭切换阀门;
9、检查数据,整理好仪器设备,实验结束。
六、实验数据处理
原始数据如下表:
ρ(kg/m3)= μ()=
T=℃光滑管 l= d=
T=℃
粗糙管 l= d=
序号
流量
qv/m3•h-1
压降
Δp/pa
流量
qv/m3•h-1
压降
Δp/pa
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
突然扩大管
T=℃ d= D=42mm l=140mm L=280mm
序号
流量qv/m3•h-1
Δp/pa
1
2
3
层流管